低丘红壤区农田不同时空尺度水热通量差异分析

发布时间：2018-10-31 14:34

【摘要】：研究不同尺度红壤农田水热通量变化特征以及气候学足迹,对充分了解和利用红壤区水热资源以及指导有效灌溉政策具有重要意义和实践价值。本研究选择江西省鹰潭市余江县典型低丘红壤区农田为研究对象,基于大孔径闪烁仪数据、波文比仪数据以及自动气象站数据,详细分析集水区尺度农田在8-10月作物生长旺期不同时间尺度的水热通量变化特征,并在足迹模型基础上通过加权平均法得到不同时间尺度的气候学足迹,对其源区特征和作物所占权重进行分析。探讨了集水区和田块尺度农田在日、月时间尺度水热通量变化规律的差异以及对气象因子响应的差异,并使用FAO-PM模型对田块尺度和集水区尺度农田实测蒸散量进行结果验证,为南方低丘红壤区水热资源调控提供参考。主要结论如下:(1)气象条件作为影响农田水热通量变化的关键因素,直接影响研究时段水热通量的变化。在2015、2016年农田净辐射通量、气温、降水、风速、风向均存在差异,其中,2016年生长季较2015年相比,净辐射通量数值较大,气温偏高,降水偏少,风速偏大。(2)集水区尺度农田在日、旬、月时间尺度水热通量变化特征不同。集水区尺度农田净辐射通量、感热通量、潜热通量都呈单峰型日变化规律且受天气条件影响明显;各旬天气条件和下垫面作物所处生育期不同造成各旬感热通量和潜热通量存在差异,且2016年各通量的旬变化趋势整体较2015年晚1旬;净辐射通量和潜热通量在研究月份内呈递减趋势,感热通量却有所增加,2015、2016年各通量月平均日变化都呈单峰型变化规律,但2016年同期通量值大于2015年;在不同时间尺度,潜热通量所占净辐射通量比例在8-10月呈递减趋势,而感热通量所占比例呈递增趋势,但不同时间尺度前者均大于后者,即集水区尺度农田水热交换均以潜热交换为主,感热交换次之。(3)在足迹模型基础上通过通量加权法得到集水区农田的气候学足迹,不同时间尺度观测通量贡献源区特征不同,这与风向、风速等有关。结合下垫面作物类型发现研究区主要作物水稻、花生、橘园在不同时间尺度所占源区面积权重存在差异。通量源区特征差异和下垫面作物所占权重差异都是直接导致不同时间尺度通量存在差异的原因。(4)集水区和田块尺度农田净辐射通量差异不大,感热通量表现为集水区尺度农田大于田块尺度农田,潜热通量则正好相反。两种尺度农田净辐射通量都更多地用于潜热交换,感热交换次之,且感热/潜热通量所占净辐射通量比例都受天气条件影响明显。相关分析表明,净辐射通量、相对湿度、气温、平均风速是影响集水区和田块尺度农田水热通量的主控因子,但水汽压和降水量在两种尺度农田对水热通量的影响存在差异。(5)波文比所测田块尺度农田实际蒸散量与FAO-PM参考蒸散量基本接近,平均绝对误差在0.4mm/d以内。大孔径闪烁仪所测集水区尺度农田类型比较复杂,结合作物所占源区面积权重计算所得FAO-PM参考蒸散量与集水区实际蒸散量拟合效果很好,拟合的R2均达到0.94以上,平均绝对误差在0.2mm/d以内,8-10月LAS实测蒸散量与参考蒸散量总值相差3.4mm,较不考虑作物加权平均时精度明显提高。
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【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S162

【参考文献】